CN112968333B - 水下电缆连接装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下电缆连接装置及其安装方法，水下电缆连接装置，包括设置在油管悬挂器内的公插和设置在采油树本体内的母座，母座包括插座本体和固定设置在插座本体下部的母座接触杆；公插包括插头本体和设置在插头本体上的插针组件，插针组件的上部套设保护罩，保护罩与插针组件滑动连接，保护罩与插针组件之间固定设置弹簧；插针组件包括插针基杆和插接在插针基杆顶端的插针；保护罩上开设定位孔，定位孔内滑动连接定位杆。本发明将公插分为两部分进行安装，可以避免繁琐的安装过程，降低了公插的维修难度。并且，在插合过程中定位杆与定位孔相重合，避免插针与插座接触杆由于对中不准而受到破坏。

Description

水下电缆连接装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种海底石油开采的电缆连接技术，尤其是涉及一种水下电缆连接装置及其安装方法。

背景技术

海洋油气田开采中，由于油气藏压力过低，必须使用水下电潜泵进行采油操作。电潜泵的电缆连接于电机与地面控制系统之间，以传送电力和PSI/PHD信号的通道。现有技术中，通常是通过水下电缆连接装置穿设于油管悬挂器和采油树本体，用于实现井内电缆与井外电缆的对接，它改变了传统的电缆连接方式，具有安全性好、密封性高的特点。

现有的用于油气开采的水下电缆连接装置一般包括设置在油管悬挂器的公插和设置在采油树本体的母座，公插和母座的配合能够保证电缆在水下实现插拔连接。但是现有的电缆连接装置的公插安装时先将其进行整体安装，即先将电缆连接装置的公插整体装配好再安装到油管悬挂器中，安装过程较为繁琐，安装效率较低，并且连接器公插遇到故障后不易拆卸，导致维修也较为困难。此外，在水底与母座的插座接触杆插合时会出现对中不准的情况，容易损伤插针和插座接触杆。并且现有连接器公插内的插针的头端与插头插合，其他部分由外圆周包覆密封套，密封套长时间裸露在外时容易造成污染和破坏，继而影响插针的正常使用，其导电性能会有所降低。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种水下电缆连接装置，以解决现有的水下电缆连接装置的公插存在的安装繁琐、安装效率低、维修难度大、插针易被破坏污染的问题。

本发明的目的之二就是提供一种水下电缆连接装置的安装方法，以解决现有的水下电缆连接装置的公插安装方法中存在的安装繁琐、安装效率低、维修难度大的问题。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种水下电缆连接装置，包括设置在油管悬挂器内的公插和设置在采油树本体内的母座，所述母座包括插座本体和固定设置在所述插座本体下部的母座接触杆；

所述公插包括插头本体和设置在所述插头本体上的插针组件，所述插针组件的上部套设保护罩，所述保护罩与所述插针组件滑动连接，所述保护罩与所述插针组件之间固定设置弹簧。

所述保护罩上开设定位孔，所述定位孔为一竖直的通孔，所述定位孔内滑动连接定位杆，所述定位杆的底端向下延伸至所述保护罩的下方。

所述插针组件包括固定设置在所述插头本体上的插针基杆和插接在所述插针基杆顶端的插针。

所述定位孔的底端设置用于卡接所述定位杆的环形卡沿，所述定位杆的顶端设置与所述环形卡沿相配合的导向块。

在所述插头本体顶端固定设置导向套筒，所述导向套筒套设于所述插针组件的外侧，且所述导向套筒的轴向与所述插针组件的轴向平行。

在所述保护罩外侧同轴套设上套筒，所述保护罩与所述上套筒内圆周面滑动连接，所述上套筒的下部与所述插针固定连接，所述弹簧的底端与所述上套筒内的下部固定连接。

所述上套筒的底端设置用于与所述插头本体的导向套筒连接的紧固套筒。

所述保护罩上部的外圆周设置压板，所述弹簧的上部同轴套设在所述保护罩的外侧，且所述弹簧的顶端与所述压板底端抵接。

在本发明中，公插可以通过锁紧装置将插座本体、导向套筒、插针基杆预安装在油管悬挂器内，需要使用时，直接将插针安装在插针基杆之上即可，这样可以避免繁琐的安装过程，并且导向套筒能够使插针与插针基杆的对接更加准确，大大提高了安装使用效率。并且，保护罩上开设定位孔，在插合过程中定位杆与定位孔相重合，起到定位作用，避免插针与插座接触杆由于对中不准而受到破坏。此外，常态下保护罩可以保护插针的密封套不被污染和破坏，当母座和公插进行插合时，在力的作用下保护罩向下移动挤压弹簧直至插合完成。当需要脱开公插与母座时，保护罩在弹簧的作用下复位，能够继续保护插针的密封套。

本发明的目的之二是这样实现的：

一种水下电缆连接装置的安装方法，包括以下步骤：

a、安装母座：在母座上连接电缆，采油树本体内竖直设置母座安装腔，在母座安装腔内固定安装限位筒体，通过锁紧件将具有母座接触杆的插座本体锁紧于所述限位筒体内；

b、对插头本体、导向套筒、插针基杆进行组装：在插头本体的顶端固定安装导向套筒，将插针基杆安装在插头本体上，所述插针基杆上部位于所述导向套筒内部，且所述插针基杆的轴向与所述导向套筒的轴向平行；将电缆与插头本体连接；

c、在油管悬挂器内开设竖直的公插安装腔，公插安装腔的中心轴线与母座安装腔的中心轴线在同一竖直线上，通过锁紧装置将步骤b中组装后的插头本体固定安装在油管悬挂器的公插安装腔的预设位置；

d、准备保护罩、插针、上套筒、定位杆、弹簧，并将保护罩、插针、上套筒、定位杆、弹簧组装为整体；

e、将步骤d中组装完毕的上套筒的底端固定安装用于与所述插头本体的导向套筒连接的紧固套筒；

f、将步骤e中的上套筒安装在油管悬挂器内的公插安装腔中，并向下滑动，直至所述插针的底部与所述插针基杆的顶部插接完毕，组成公插；

g、在所述母座安装电缆，将所述母座与所述公插对接，所述母座与所述公插对接步骤为：

g1、在所述母座安装腔的底部开设用于插接所述上套筒的上插槽；

g2、解除插头本体与公插安装腔之间的紧固力，向上移动公插，使公插插接到所述上插槽中；

g3、松开所述插座本体与所述限位筒体之间的锁紧件以解除插座本体与所述限位筒体之间的紧固力，使插座本体向下滑行，插座本体下滑至保护罩顶端后推动保护罩向下移动，直至母座的母座接触杆与插针的顶端相接。

其中，步骤d中的保护罩、插针、上套筒、定位杆、弹簧的组装过程为：

d1、准备弹簧安装环，弹簧安装环的上部开设弹簧卡槽，将弹簧的底端固定安装在所述弹簧卡槽内，将弹簧安装环由上套筒的顶端进入并固定安装在上套筒的下部；

d2、准备定位杆安装片，将定位杆安装片安装在所述弹簧安装环底端；

d3、将保护罩放置在弹簧的顶端，保护罩上部的外圆周设置压板，保护罩上开设定位孔，所述定位孔为一竖直的通孔，所述定位孔的底端设置用于卡接所述定位杆的环形卡沿，所述定位杆的顶端设置与所述环形卡沿相配合的导向块，将所述定位杆的下部插设到所述定位孔的上部，并向下滑动，直至导向块抵接在所述环形卡沿的顶端；定位杆的底端穿过定位杆安装片，并与其螺接。

在本发明中，将公插分为两部分进行安装，代替了传统公插需全部安装好以后再安装到油管悬挂器的安装方式，降低了公插的安装难度，提高了安装效率，并且在对插针进行维修时，只需要将插针与插针基杆分离，然后再对插针进行维修，不需要对公插整体进行拆卸，降低了维修难度。

此外，本发明的保护罩在公插与母座插合时，可以保护插针的密封套不被污染和破坏。当需要脱开公插与母座时，保护罩在弹簧的作用下复位，能够继续保护插针的密封套。本发明使得插针的密封套能始终处于保护罩保护中，提高了插针的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明的公插和母座未插合的结构示意图；

图2是公插的结构示意图。

图中：1、油管悬挂器；2、采油树本体；11、公插安装腔；21、限位筒体；22、母座安装腔；23、上插槽；31、插座本体；32、母座接触杆；41、插头本体；42、保护罩；421、压板；43、弹簧；441、定位孔；442、定位杆；45、插针基杆；46、插针；47、导向套筒；48、上套筒；49、紧固套筒；51、弹簧安装环；52、定位杆安装片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，下述实施例仅作为说明，并不以任何方式限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1所示，本发明的水下电缆连接装置，包括设置在油管悬挂器1内的公插和设置在采油树本体2内的母座，母座包括插座本体31和固定设置在插座本体31下部的母座接触杆32，母座的结构为现有技术。

如图1和图2所示，公插包括插头本体41和设置在插头本体41上的插针组件。插针组件包括固定设置在插头本体41上的插针基杆45和插接在插针基杆45顶端的插针46，在本实施例中，插针46的底端开设用于插接插针基杆45的基杆插槽，插针基杆45的顶端设置与基杆插槽配合的插接头，插接头的外圆周面均匀设置多个弹性卡突（图中未标出），插接头插入到基杆插槽后，弹性卡突与基杆插槽内壁卡紧，实现了插针46与插针基杆45紧密配合。在插头本体41顶端固定设置导向套筒47，导向套筒47套设于插针组件的外侧，且导向套筒47的轴向与插针组件的轴向平行，在本实施例中，导向套筒与插头本体41的顶端一体成型设置，导向套筒47的内径略小于插头本体41的外径。在本实施例中插针基杆45与插头本体的连接结构可参照现有技术中插头的插头本体与插针的连接结构。

插针组件的上部套设保护罩42，保护罩42与插针组件滑动连接。保护罩42与插针组件之间固定设置弹簧43。在保护罩42外侧同轴套设上套筒48，保护罩42与上套筒48内圆周面滑动连接，上套筒48的下部与插针46固定连接。为了适应多种弹性系数的弹簧，在保护罩42上部与插针组件之间固定设置弹簧43，在本实施例中，保护罩42上部的外圆周设置压板421，弹簧43的上部同轴套设在保护罩42的外侧，且弹簧43的顶端与压板421底端抵接。弹簧43的底端与上套筒48内的下部固定连接。在上套筒48内的下部固定设置弹簧安装环51，具体地，在本实施例中，上套筒48的下部的内侧面设置环形卡沿（图中未标出），环形卡沿的内径小于上套筒48上部的内径，在上套筒48下部的环形卡沿上通过螺接的方式固定设置弹簧安装环51，弹簧安装环51外圆周设置用于与上套筒48螺接的外螺纹，在弹簧安装环51外圆周的上部开设弹簧卡槽，弹簧43的底端固定安装在弹簧卡槽内。

上套筒48的底端设置用于与插头本体41的导向套筒47连接的紧固套筒49。在弹簧安装环51底端与紧固套筒49顶端之间设置定位杆安装片52，紧固套筒49通过螺钉与上套筒48的底端的侧壁固定连接，由于弹簧安装环51、紧固套筒49均与上套筒48固定连接，定位杆安装片52也间接与上套筒48固定连接，定位杆安装片52不仅穿接定位杆，还设置用于穿接插针46的插针穿孔（图中未标出），插针46穿过该插针穿孔并紧固于该插针穿孔。上套筒48的底端一体成型连接环形凸台（图中未标出），环形凸台由多个弹性卡突沿圆周均匀排列而成，或者在环形凸台沿圆周开设若干竖直豁口，以使环形凸台具有径向的收缩力，这样可以使环形凸台径向收缩以使上套筒48在油管悬挂器1内顺利滑动，当到达油管悬挂器1的指定位置时，环形凸台径向扩张，可使其顺利卡接在指定位置。在环形凸台的顶端和底端均设置斜面（图中未画出），以使环形凸台能够顺利滑进或滑出油管悬挂器1的指定位置。

保护罩42上开设定位孔441，定位孔441为一竖直的通孔，定位孔441的中心轴线与保护罩42的中心轴线在同一竖直线上。定位孔441内滑动连接定位杆442，定位杆442的底端向下延伸至保护罩42的下方，定位杆442的底端固定连接在上套筒48的下部，在本实施中，定位杆442的底端穿过定位杆安装片52并与定位杆安装片52固定连接。定位孔441的底端设置用于卡接定位杆442的环形卡沿（图中未标出），定位杆442的顶端设置与环形卡沿相配合的导向块（图中未标出）0，导向块的设置能够避免定位杆442由定位孔441的底端滑出。

在本发明中，常态下保护罩可以保护插针的密封套不被污染和破坏，当母座和公插进行插合时，在力的作用下保护罩向下移动挤压弹簧直至插合完成。当需要脱开公插与母座时，保护罩在弹簧的作用下复位，能够继续保护插针的密封套。此外，保护罩上开设定位孔，在插合过程中定位杆与定位孔相重合，起到定位作用，避免插针与插座接触杆由于对中不准而受到破坏。

实施例二：

如图1和图2所示，一种水下电缆连接装置的安装方法，包括以下步骤：

a、安装母座：在母座上连接电缆，采油树本体2内竖直设置母座安装腔22，在母座安装腔22内固定安装限位筒体21，通过锁紧件（图中未示出）将具有母座接触杆32的插座本体31锁紧于限位筒体21内，其中该锁紧件可采用现有技术的锁紧件；

b、对插头本体41、导向套筒47、插针基杆45进行组装：在插头本体41的顶端固定安装导向套筒47，将插针基杆45安装在插头本体41上，插针基杆45上部位于导向套筒47内部，且插针基杆45的轴向与导向套筒47的轴向平行；将电缆与插头本体41连接；

c、在油管悬挂器1内开设竖直的公插安装腔11，公插安装腔11的中心轴线与母座安装腔22的中心轴线在同一竖直线上，通过锁紧装置将步骤b中组装后的插头本体41固定安装在油管悬挂器1的公插安装腔11的预设位置；

d、准备保护罩42、插针46、上套筒48、定位杆442、弹簧43，并将保护罩42、插针46、上套筒48、定位杆442、弹簧43组装为整体；

e、将步骤d中组装完毕的上套筒48的底端固定安装用于与插头本体41的导向套筒47连接的紧固套筒49；

f、将步骤e中的上套筒48安装在油管悬挂器1内的公插安装腔11中，并向下滑动，直至插针46的底部与插针基杆45的顶部插接完毕，组成公插；

g、在母座安装电缆，将母座与公插对接，母座与公插对接步骤为：

g1、在母座安装腔22的底部开设用于插接上套筒48的上插槽23；

g2、解除插头本体41与公插安装腔11之间的紧固力，向上移动公插，使公插插接到上插槽23中；

g3、松开插座本体31与限位筒体21之间的锁紧件以解除插座本体31与限位筒体21之间的紧固力，使插座本体31向下滑行，插座本体31下滑至保护罩42顶端后推动保护罩42向下移动，直至母座的母座接触杆32与插针46的顶端相接。

其中，步骤d中的保护罩42、插针46、上套筒48、定位杆442、弹簧43的组装过程为：

d1、准备弹簧安装环51，弹簧安装环51的上部开设弹簧卡槽，将弹簧43的底端固定安装在弹簧卡槽内，将弹簧安装环51由上套筒48的顶端进入并固定安装在上套筒48的下部；

d2、准备定位杆安装片52，将定位杆安装片52安装在弹簧安装环51底端；

d3、将保护罩42放置在弹簧43的顶端，保护罩42上部的外圆周设置压板421，保护罩42上开设定位孔441，定位孔441为一竖直的通孔，定位孔441的底端设置用于卡接定位杆442的环形卡沿，定位杆442的顶端设置与环形卡沿相配合的导向块，将定位杆442的下部插设到定位孔441的上部，并向下滑动，直至导向块抵接在环形卡沿的顶端；定位杆442的底端穿过定位杆安装片52，并与其螺接。

本实施例的安装方法中组装后的公插和母座的结构为实施例一的公插和母座，公插和母座的各部分结构在实施例一中做了详细描述，在实施例二中不再赘述。并且本实施例中部分结构的描述在实施一中未出现的也可应用到实施例一中。

本发明的公插可以通过锁紧装置将插座本体、导向套筒47、插针基杆预安装在油管悬挂器内，需要使用时，直接将插针安装在插针基杆之上即可，这样可以避免繁琐的安装过程，并且导向套筒47能够使插针与插针基杆的对接更加准确，大大提高了安装使用效率。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水下电缆连接装置，包括设置在油管悬挂器内的公插和设置在采油树本体内的母座，其特征在于，所述母座包括插座本体和固定设置在所述插座本体下部的母座接触杆；

所述公插包括插头本体和设置在所述插头本体上的插针组件，所述插针组件的上部套设保护罩，所述保护罩与所述插针组件滑动连接，所述保护罩与所述插针组件之间固定设置弹簧；所述插针组件包括固定设置在所述插头本体上的插针基杆和插接在所述插针基杆顶端的插针，在所述插头本体顶端固定设置导向套筒；

所述保护罩上开设定位孔，所述定位孔为一竖直的通孔，所述定位孔内滑动连接定位杆，所述定位杆的底端向下延伸至所述保护罩的下方；在所述保护罩外侧同轴套设上套筒，所述保护罩与所述上套筒内圆周面滑动连接，所述上套筒的下部与所述插针固定连接，所述弹簧的底端与所述上套筒内的下部固定连接，所述上套筒的底端设置用于与所述插头本体的导向套筒连接的紧固套筒。

2.根据权利要求1所述的水下电缆连接装置，其特征在于，所述定位孔的底端设置用于卡接所述定位杆的环形卡沿，所述定位杆的顶端设置与所述环形卡沿相配合的导向块。

3.根据权利要求1所述的水下电缆连接装置，其特征在于，所述导向套筒套设于所述插针组件的外侧，且所述导向套筒的轴向与所述插针组件的轴向平行。

4.根据权利要求1所述的水下电缆连接装置，其特征在于，所述保护罩上部的外圆周设置压板，所述弹簧的上部同轴套设在所述保护罩的外侧，且所述弹簧的顶端与所述压板底端抵接。

5.一种水下电缆连接装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、安装母座：在母座上连接电缆，采油树本体内竖直设置母座安装腔，在母座安装腔内固定安装限位筒体，通过锁紧件将具有母座接触杆的插座本体锁紧于所述限位筒体内；

b、对插头本体、导向套筒、插针基杆进行组装：在插头本体的顶端固定安装导向套筒，将插针基杆安装在插头本体上，所述插针基杆上部位于所述导向套筒内部，且所述插针基杆的轴向与所述导向套筒的轴向平行；将电缆与插头本体连接；

c、在油管悬挂器内开设竖直的公插安装腔，公插安装腔的中心轴线与母座安装腔的中心轴线在同一竖直线上，通过锁紧装置将步骤b中组装后的插头本体固定安装在油管悬挂器的公插安装腔的预设位置；

d、准备保护罩、插针、上套筒、定位杆、弹簧，并将保护罩、插针、上套筒、定位杆、弹簧组装为整体；

e、将步骤d中组装完毕的上套筒的底端固定安装用于与所述插头本体的导向套筒连接的紧固套筒；

f、将步骤e中的上套筒安装在油管悬挂器内的公插安装腔中，并向下滑动，直至所述插针的底部与所述插针基杆的顶部插接完毕，组成公插；

g、在所述母座安装电缆，将所述母座与所述公插对接，所述母座与所述公插对接步骤为：

g1、在所述母座安装腔的底部开设用于插接所述上套筒的上插槽；

g2、解除插头本体与公插安装腔之间的紧固力，向上移动公插，使公插插接到所述上插槽中；

g3、松开所述插座本体与所述限位筒体之间的锁紧件以解除插座本体与所述限位筒体之间的紧固力，使插座本体向下滑行，插座本体下滑至保护罩顶端后推动保护罩向下移动，直至母座的母座接触杆与插针的顶端相接。

6.根据权利要求5所述的水下电缆连接装置的安装方法，其特征在于，步骤d中的保护罩、插针、上套筒、定位杆、弹簧的组装过程为：

d1、准备弹簧安装环，弹簧安装环的上部开设弹簧卡槽，将弹簧的底端固定安装在所述弹簧卡槽内，将弹簧安装环由上套筒的顶端进入并固定安装在上套筒的下部；

d2、准备定位杆安装片，将定位杆安装片安装在所述弹簧安装环底端；

d3、将保护罩放置在弹簧的顶端，保护罩上部的外圆周设置压板，保护罩上开设定位孔，所述定位孔为一竖直的通孔，所述定位孔的底端设置用于卡接所述定位杆的环形卡沿，所述定位杆的顶端设置与所述环形卡沿相配合的导向块，将所述定位杆的下部插设到所述定位孔的上部，并向下滑动，直至导向块抵接在所述环形卡沿的顶端；定位杆的底端穿过定位杆安装片，并与其螺接。

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